超大直徑HC管樁在復(fù)雜地基下錘擊法施工技術(shù)

基于超大直徑HPC管樁復(fù)雜地基下錘擊法施工的技術(shù)研究摘要：預(yù)應(yīng)力管樁作為一種新型的地基處理方式，以其獨特的優(yōu)點近些年來得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。但在施工過程中也暴露出一些急待解決的問題，尤其是針對超大直徑預(yù)應(yīng)力管樁在復(fù)雜地基中的使用，國內(nèi)尚無系統(tǒng)的實踐和理論研究。本文以福建西南某地區(qū)火車站房雨棚區(qū)600mm直徑HPC管樁錘擊法施工為例,簡要探討復(fù)雜地質(zhì)條件下超大直徑HPC管樁施工工藝和技術(shù)，提出一些可供參考的施工經(jīng)驗和理論。關(guān)鍵詞：HPC管樁；錘擊法；軟弱地；降水；荷載；貫入度TechniqueStudyonLargerDiameterHPCPipePilesunderHammerConstructionmethodinComplicacyfoundationWuYongSheng[1]ZhangXueChen[1]HuLiLi[2]([1]ChinaRilwayConstructionGroupCO.,Ltd,Beijing[2]KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,100131China;Yunnan650093,China)Abstract:HighStrengthPre-stressedConcrete(PHC)PipePilesisusedandspreadedwidelyasanewfoundationtreatmentmethodforitsuniqueadvantagesinrecentyears,howeverwhichalsoexposetheproblemurgenttosettleinthecourseofconstruction.Therehavefewsystematictheoryandpracticeresearchesathomeandabroadintheprincipalaspectthatlargediameterpilepilesareappliedincomplicacyfoundation.Bytakinghammerconstructionondiameterof600mmPHCpipepilesinSouthawesternrailwaystationChinaFujianasanexample,thispaperbrieflyintroducesconstructiontechnologyonlargerdiameterHighStrengthPre-stressedConcretePipePilesundercomplicatedgeologicalconditions,andsummarizessomeexperienceandtheoryinConstructionforreference.Keyword:HighStrengthPre-stressedConcretePipePiles;HammerConstruction;softfoundation;atmosphericwater;load;penetration.1引言高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(簡稱PHC管樁)是上世紀70年代由日本開發(fā)研制的一種用于處理地基的新型材料，它采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法,在專業(yè)工廠集中預(yù)制成一種空心薄壁混凝土構(gòu)件。由于其具有單樁承載力高、成樁長度不受施工機械限制、樁身耐打以及施工速度快等優(yōu)點,已被我國尤其是沿海地區(qū)廣泛應(yīng)用于高大復(fù)雜建筑基礎(chǔ)施工、地基處理等工程，成為與人工挖孔樁、機械鉆孔樁并列的三大管型[1]。HPC管樁施工工藝也在工程實踐和理論研究中日趨完善，國家和地方先后頒布一些生產(chǎn)制作、施工設(shè)計方面的規(guī)范?？v觀目前這些對HPC管樁的應(yīng)用和研究，主要集中在中小型管徑管樁，針對直徑大于600mm的超大型管樁,實踐和理論涉及較少,但工程施工中管徑的選擇與施工地質(zhì)條件、上部承載結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟效益等因素緊密相聯(lián),深入研究超大直徑HPC管樁復(fù)雜地基下的施工技術(shù),對豐富和完善HPC管樁理論體系,拓展HPC管樁應(yīng)用范圍有著十分重要的意義。本文以福建省西南某地區(qū)火車站房雨棚區(qū)600mm直徑HPC管樁錘擊法施工為例,簡要探討復(fù)雜地質(zhì)條件下超大直徑HPC管樁施工工藝和技術(shù),為以后相關(guān)施工提供可供借鑒的實踐和理論參考。2工程地質(zhì)概況2.1工程地質(zhì)條件該施工場地位于福建西南近海區(qū),地貌單元上屬丘陵與沖海積平原過渡帶,地勢起伏較小,高差一般小于5m。施工涉及范圍內(nèi)的土層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要由第四系全新統(tǒng)沖洪積層組成,。表層多為新近填筑的灰黃色低液限粘性土,該層厚度一般在0.5m～6.8m,呈干-濕或松散狀態(tài),為軟弱層。由于該層賦存豐富的上層滯水,固結(jié)較差,開挖或沉樁過程中可能出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。底層為燕山期侵入的灰黃色或淺灰白色花崗巖,風化程度不一,結(jié)構(gòu)較為發(fā)育,夾有少量粘土或粉土薄層,巖塊呈松散關(guān)聯(lián)狀。其中強風化花崗巖層工程性能較好,無洞穴、臨空面及軟弱夾層等不良現(xiàn)象,完全可滿足擬建物的荷載要求,可作為雨棚區(qū)管樁持力層。根據(jù)巖土勘察報告,樁頂以上土層力學性質(zhì)見表1。表1各土層巖土的一般物理性指標[1]感顯懲哀這指銷走灑標自巖土體襪重葛縱度劍承載力特征值萬直接快剪絨壓縮模量舟C屬K切Φ判k密k鉆N/m灘2侄(陽k棍Pa天)襖(抄k兵Pa)榜(嫂度付)胡(輔MPa)筆雜填陸土允①沾17.0翁*冤70翻-善-許-聲粉質(zhì)黏隸土河②控19.4罪160壯18.4敵10.5搞E苦S1-2哄=6.99論殘積砂質(zhì)粘敬性攤土歪③井18.4史200尖17.5駱21.0滅E抽S1-2估=4.67膛全風化花崗禁巖砌④撒19.5鳳*禿300勞-恨-撇E販0蜂=17.5巖砂土狀強風化借巖絕⑤落-1餐21.0*掘450爬-升-度E借0端=29.6忘碎塊狀強風化緊巖殲⑤允-2民21.0*殊650扁-胖E鹿0讓=皂60*絡(luò)中風化花崗凳巖臺⑥衰23.5作*端2500弊-斧-竭-業(yè)備除牲茫注播表中柿帶肢*孝指標為地區(qū)經(jīng)問驗值，引子福標建省標；尼E家S挽為土工試驗平赤均值。施工區(qū)存在大量用于處理軟弱地基的水泥攪拌樁,星羅棋布,直徑為300mm左右,深度離地面8～12米不等。水泥攪拌樁與HPC管樁交叉布局以及樁體不規(guī)則鼓出和擋土現(xiàn)象等對后期的HPC管樁錘擊施工造成極大影響,加之該區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜,地下水豐富，使得該區(qū)超大直徑HPC管樁錘擊法施工具有較強的典型性和復(fù)雜性。簡要總結(jié)和研究上述情況下的施工技術(shù)對于推進HPC管樁施工理論和實踐發(fā)展有著重要的意義。2.2樁機設(shè)計概況考慮到采用靜壓法施工可能對原有攪拌樁造成的破壞,其場地較為平緩、空曠,故在施工中采用筒式柴油錘樁機打樁施工。本工程選用端承摩擦HPC管樁,樁身采用C80高度混凝土,單樁承載力根據(jù)福建省地方規(guī)范標準及設(shè)計要求計算,Φ600mm,壁厚130mm,單樁豎向承載力特征值不小于2500kN,水平承載力特征值按水平位移6mm內(nèi)控制;樁靴采用封閉式十字型樁尖;接樁采用焊接接頭;最后一節(jié)樁高出設(shè)計樁頂標高1.5倍樁徑以供截樁使用,樁頭錨入承臺100mm。施工參數(shù):樁錘重量6.2噸,錘落距2.5米,最后三陣平均貫入度2.5mm。該施工區(qū)HPC管樁樁端持力層為砂土狀強風化花崗巖,樁端進入持力層深度大于1米。送樁深度采用樁身貫入度和設(shè)計樁長雙指標控制,以貫入度控制為主。由于樁位比較密集,為確保成樁質(zhì)量,施工時采用兩臺錘擊樁機從中軸線對稱向兩邊端同時打樁的方法。3施工技術(shù)研究3.1工藝流程您施工現(xiàn)場降功水椒→齒場地平塘整澤→才測量定誓位察→謀樁機就阿位家→枯復(fù)核樁光位它→連吊樁插樁樁身代對中調(diào)計直慈→召錘擊沉罪樁含→辯焊接接級樁初→者循環(huán)錘擊沉樁稼、接金樁己→井送嚇樁銅→畢收樁、測貫入號度苦→棋樁機移位留。對3昏.恩2虜壓樁準備⑴場地要求：截針對該施工區(qū)爪地下豐賺富摟,車水位較高等特量點攻,送首先進行降水周處喉理子,瘋以減小沉樁過牙程中地下空隙抱水對樁的的壓迅力，候降水點按經(jīng)濟桂有效原則設(shè)置善?，F(xiàn)場坡芳度憤≤仇1/100誰,犧地基承載貌力穩(wěn)≥綱100kPa抬,閱軟弱區(qū)采用建籃筑垃圾換填處救理訓,恰低洼及積水區(qū)汽用建筑垃圾填將埋灘,嘴換填或填埋處析理過的地基壓磨實文度鐵≥悉85%,激地耐力要求托為領(lǐng)12T/M測2飽,兔以防地基軟倦弱免“鮮陷喇機凍”塌。錘擊施工前架應(yīng)盡量弄清楚制作業(yè)區(qū)內(nèi)策既有結(jié)構(gòu)衛(wèi)、何石塊以及管樁驚樁位與原有水由泥攪拌樁樁點卷交叉關(guān)察系盆,狡清除樁位點以首下障礙屋物誓,錄對于管樁與攪撒拌樁有重合或殘兩者外徑最小既距離欣小于漢300申mm備者泡,咽應(yīng)暫緩爹施工江,能采用引孔方式飾后再錘擊猛打樁桃。哈樁機前進方向形和作業(yè)半徑內(nèi)高無障礙物或高生壓線階纜漂,絮且項外側(cè)場地滿足簽樁機國占乒位要求基。兆⑵青管樁堆積和吊鄰運肆：匪管樁一般設(shè)兩袍個支哪點寬,慕堆存需要使用匪軟軍墊隨,素其吊點符合設(shè)丈計要網(wǎng)求療,派堆樁位置應(yīng)盡姓量設(shè)在樁機吊帶樁作業(yè)范圍。驅(qū)為避免施工過忍程中反復(fù)調(diào)配施不同樁長管超樁峽,耽堆樁時應(yīng)按配蔥樁設(shè)計差級敏樁長廟堆把放爬,躲堆放高度不大慢于南3對米賊,背并有可靠的防申滾滑措施窮；頌管樁在起吊運題輸中應(yīng)避免震冬動、沖擊。⑶進場檢驗：打管樁從制造成猴型到壓樁施工承間隔時間宜盡尾量長跑些欺,啞混凝土強度應(yīng)絲達到設(shè)計強度務(wù)等級標準以賴上偵(臭一般尼按第80派%誤的設(shè)計強度標技準值出丹廠境)班,牽故要求現(xiàn)場要拍堆積一定數(shù)量情的管票樁費,晌并現(xiàn)按幅“婚先進場先奸打盾”悲的原想則掌,鬼以滿足管樁的知強度要求。管直樁進場應(yīng)組織役質(zhì)檢和試驗人弄員聯(lián)合驗質(zhì)收鋤,宗對樁端板、樁擇身內(nèi)外壁等重索要位置嚴格控旗制培,波嚴烏禁櫻不合格管樁進比場。營3跌.3吉錘擊施工工藝⑴測量定位：合測量定位根據(jù)他軸線控制網(wǎng)點藝標示工程樁位達坐標鈔點尾,燃采用極坐標法肺進行核刪樣謠,像保證工程樁位均偏差值小于提d/5奇。亂并以工程樁位鍬點為中條心吹,賭用白灰按樁徑宣大小畫一個圓擇圈唐,務(wù)以方便插樁和離對中襯。堅工程在樁施工掉前惑,濕應(yīng)根據(jù)施工樁廚長在匹配的工為程樁身上畫出傳以米為單位的牽長度標堅記櫻,山并按照從上到割下的順序表明醫(yī)樁的長匠度稀,章以便觀察樁入嗎土深度及記錄條每米沉樁錘擊物數(shù)仿。⑵樁機就位：戀樁機行走時，含應(yīng)將樁錘放置差于樁架中下部飲以樁錘導向腳柔不伸出導桿末項端為準，根據(jù)這打樁機樁架下蹦端的角度計初疼調(diào)樁架的垂直噸度，并用線墜競由樁帽中心點駁吊下與地上樁杏位點初對中。簡⑶千管樁起吊、對導中和調(diào)直艇：欲起吊：管樁應(yīng)份由吊車將樁轉(zhuǎn)傭運至打樁機導墻軌前，管樁單瓣節(jié)黑長心≤畏20m語轉(zhuǎn)運采用專用揚吊鉤勾住兩端岡內(nèi)壁直接進行版水平起吊，管刊樁單節(jié)績長絞>或20m永應(yīng)采用四點吊旨法轉(zhuǎn)運。管樁哨擺放平穩(wěn)后，窮在距管樁端頭惠0.2L班(唐表示樁逝長敗)慧處，將捆樁鋼扶絲繩套牢，一障端拴在打樁機默的卷揚機主鉤膏上，另一端鋼席絲繩掛在吊車大主鉤，打樁機傷主卷揚向上先桿提樁，吊車在印后端輔助用力盼，使管樁與地巾面基本透成序45謊o斧～銷60揮o饒角向上提升，技將管樁上口喂鄰人樁帽內(nèi)，將噸吊車一端鋼絲顯繩松開取賄下窯,榴將管樁移至樁德位中心。須對中：管樁插禮入樁位中心后網(wǎng)，先用樁錘自仗重將樁插入地馬下矮3盟0脊～群50c際m位，樁身穩(wěn)定后輔，調(diào)正樁身、葡樁錘、樁帽的擦中心線重合，擇使之與打錘樁絮方向成一直線膛。偏調(diào)直：用全站掙儀測定管樁垂舒直度。全站儀窩應(yīng)設(shè)置在不受蟻打樁機移動和玩打樁作業(yè)影響標的位置，保蕉證淚2緩臺全站儀與導俗軌成正交方向股進行測定，使獨插入地面時樁慰身的垂直度偏雁差不得大全于析0.5墻%調(diào)。⑷打樁：富打樁開始時應(yīng)乏用較低落它距往,住并在垂直兩個駛方向觀察其垂閱直奸度幣,夜當入土達到樁抵長薦1/4旺左右攤深摸度床,柴確認方向無誤儲后境,孔再按規(guī)定的錘跌距脅一次性崗均勻錘擊顧,沫中途盡量不間躲歇酒。錘擊宜采用潮重錘底枯擊容,別墜錘落距不宜盲大于點2繩米貸,槐柴油錘應(yīng)使錘絕芯沖程正常耳[3]粥。竹錘擊沉樁過程乘中扁,著樁身下端出現(xiàn)因阻侍力僑,鵲沉樁速度艷、怪錘擊數(shù)明顯增按多斑,乓應(yīng)立即停止施隔工持,飼進行分析判斷肯。殺如障礙物距地袍表較亦淺狐,慮可將樁拔正除甲,歷用送樁器試掘探哄,俯能否將障礙物邊擠到一邊或破宣碎長,勿再進行沉樁宵。戰(zhàn)如送樁器無法背處理上述問烤題狼,灘應(yīng)立即將工程井樁拔材出云(幫樁身入土深度渾超過單節(jié)樁怠長硬1/寫3單以上工程中作竿廢樁處局理灌)防,見經(jīng)請示建設(shè)禽、緞監(jiān)理束方息,兵再與設(shè)計院聯(lián)壯系礎(chǔ),眾調(diào)整樁啊位刻,災(zāi)不可盲目施工饑。薄在本工程求中齡,繞常有出現(xiàn)樁身刺突然傾斜或移粘位現(xiàn)狗象屋,約如入土深度較鉤淺支,途可以將樁傾斜拋反方向土方挖勢出后扶私正候,蒜較深則需用鉆東孔取土習、油高壓水沖等方?jīng)鍪綄秲A斜反久方向樁側(cè)取出悶后扶正潔。太樁扶直鵝后脹,無樁周茶產(chǎn)生的空隙用劫砂或碎石填售實丹,予并查看糾偏過屠程中是否對樁錘產(chǎn)生損爪壞腳,何如無異?？蛇M鹽行下步施工抽[4]河。創(chuàng)應(yīng)在群樁密集痰處翼,徐或與建筑物較擋近處柄,洲合理選用樁節(jié)畫長度恨,市使樁接頭避開曠軟弱層每,邀并相近樁接頭航不在同一水平哭面上煤。紛為防止擠土效射應(yīng)造成樁移位戒,還該處打樁應(yīng)采孩用跳打鼓或由兩頭向中頑間同時施打等隔方式。父表層遇硬雜質(zhì)寨或被攪拌樁擠怎偏無法沉距樁帥,籠要用送樁器引天孔或機械挖掩除籌,悅引孔深度不大嚷于設(shè)計樁長的攪1/興3超。⑸接樁：荷當管樁需要接多長蘭時浮,算其入土部分樁逢段的樁頭宜高血出地斤面憶0.聲8篩～究1皂.0m恩,慈便于接樁焊接機操作。接樁時緩上下節(jié)樁段應(yīng)騙保持垂簽直醋,乒錯位偏差我應(yīng)逗≤激2mm蜜。對接前上下洋端板表面要用膏鐵刷子清刷干航凈售,閉坡口處刷至露茂出金屬光澤。懇端板接口一般納為目“速U庸”醋形坡熱口況,積焊接時宜先在壓坡口圓周上對陶稱點兔焊亞4愈～趕6撤點余,灘再分層施頂焊鍵,勺施焊由遺2銜名襲焊工對稱進行全。焊接層數(shù)墻應(yīng)火≥克2歡呆層識,敏焊縫應(yīng)飽滿連墊續(xù)。焊接結(jié)束虎后堂,想停歇技自然冷卻不少雹于遺8草min猛,蓄焊縫質(zhì)量經(jīng)檢推查合格后再進陪行沉樁。為縮塘短接樁時間隸和焊接質(zhì)量修,中本管樁接頭采創(chuàng)用率CO壯2蜻珍氣體保護焊頌[堆5使]創(chuàng)，并在焊接過宏程中棟創(chuàng)造性地增加洗了單一些防范措施妨，如：列為防止焊接時補產(chǎn)生瘤墜銷、炸氣泡等不良現(xiàn)等象，加設(shè)防風般罩擋風；施錘鍬時過程中為保斷護樁端板，下培節(jié)樁端板鋪擋5腔cm隆紙墊等，取得脈較好效果萍。⑹送樁：恰為恢使單樁達到設(shè)能計承載力要怕求罪,沃同時便于承臺造施尿工威,預(yù)沉樁的最后一亞道工序是送樁寫。送樁采用下勤根樁的第一節(jié)也樁施送傅,霞也可使用專門慨的送樁桿。其臘中心與管樁中夠心線應(yīng)吻合一始致。送樁桿上夠作好刻度記號產(chǎn),哀以保證送樁深奪度。送樁達到舉要求纏后要持續(xù)胳5澤min枝且每分鐘沉降凍量哭應(yīng)盛≤捧2樸min性后方可結(jié)束送倡樁。首4嗎工程施工與檢傘驗監(jiān)屠測融該工程樁施工競完成后，磨200咸9共年尤9賣月幅1中日牌至管200捆9捐年免1府0黑月較1松5冷日僚進行了檢測：順檢測內(nèi)容包福括藏總部分：單樁豎需向抗壓靜載試掠驗障和請樁身低應(yīng)變動搏力檢測谷[7]候。鋼⑴儉單樁靜壓載荷里試驗：徑以本工程的樁欠基實驗為練例壁,基管樁的靜壓實效驗要模擬實際或荷載情葡況販,豈通過靜力壓拖樁化,窩得出遣3絲根試樁荷藏載頃-殲沉降關(guān)系曲線遮近似礦值晝,柿試樁的入土深綁度分別為遣-7.50拖米勻、杏-5.鑄4暈米熱和緊-8.罰7尖米庸,申表明均進入強北風化巖層眠。詠根據(jù)上述系列召關(guān)系曲府線貴,吸綜合確定其容形許承載隸力飄,具它已較好地反德映了單樁的實悠際承載孝力社,蓮滿足設(shè)計要求估。挖⑵述樁的低應(yīng)變動羅力檢測。低應(yīng)轎變動力檢測目面的是檢測樁身脾的完整性。樁技身完整性檢測挖是依據(jù)現(xiàn)場采自集的應(yīng)力反射市時域曲線，經(jīng)意室內(nèi)對實測曲級線的波形、相鎮(zhèn)位、振幅和頻筆率特征進行綜門合分析，判定跨樁身完整性、砍樁身缺陷及其而位置：檢測結(jié)眠果表明，在所悼測概的平109少6摔根樁中，樁身罰完整無缺陷，寶均檢屬才I宴類樁。爭從上述檢測結(jié)馳果分析可知，交靜壓預(yù)應(yīng)力管債樁的完整性好溝，不論單樁還呀是承臺均未達千到極限荷載，貌樁的承載能力備沒有充分發(fā)揮晨。另從該工程憂上部結(jié)構(gòu)完工奔時，變形監(jiān)測耽知，承臺地基墊變形量、差異謙沉降均很小．妨表明地基處理且效果較好脈。5結(jié)論災(zāi)⑴剝軟弱復(fù)雜地基味中地下水對脆超大直徑預(yù)應(yīng)梳力管樁錘擊法費施工質(zhì)量騰有重要影響，橡沉樁鄙前輝施工場地址降水抵能有效地減小凈施工過程中地非下空隙水對樁色的壓儀力傅,額減小樁偏移筒現(xiàn)象。沫⑵附錘擊受法嶺施工憤樁基怎收層錘亮條件通常傳采用貫入度模和催設(shè)計樁長撐雙瘦控傾,驢以欣貫入度為鬼主窯,襯設(shè)計樁長為輔院。敗通過本工程實托踐表掙明蹤,謹在某些土體固襯結(jié)系數(shù)較高的貍軟弱土地季區(qū)屋,誕最后三陣貫入何度與檢測單樁閱承載力無必然致聯(lián)系。因此不伐能完全用貫入磁度作為乎收糊錘條筑件亂,攔應(yīng)根